Атомная децентрализация: маленькие модульные реакторы идут на смену большим АЭС

Экологический вопрос стал камнем преткновения на саммите G20, который завершился 8 июля в Гамбурге. Делегация США заставила других участников учесть свои предложения в финальной Декларации по мировой экологии.

«Мы принимаем во внимание решение США выйти из Парижского соглашения. США объявили, что немедленно прекратят реализацию своего нынешнего национально определенного взноса, и подтвердили свою решительную приверженность подходу, который снижает выбросы, одновременно поддерживая экономический рост и улучшая потребности в энергетической безопасности», – говорится в тексте декларации.

Также в тексте документа сохранилось упоминание о горючих полезных ископаемые в контексте возможности их использования в сочетании с возобновляемыми источниками энергии, на чем настаивали США. В то же время все европейские страны согласились к 2050 году избавиться от тепловой генерации, работающей на угле.

Такое глобальное «предложение для присоединения» содержится в Парижском соглашении для всех подписавших ее 195 стран, которое вступило в силу 4 ноября 2016 года. Парижское соглашение предусматривает, что мир постепенно перейдет на источники безуглеродной энергии, которыми являются солнечно-ветровая, атомная и гидрогенерация. Mind расскажет о новой эре в атомной энергетике, которая может наступить уже через 5–7 лет.

Прогнозы, которые не сбылись. Ядерная энергетика производит парниковых газов даже меньше, чем альтернативные источники – 15 г СО2 на 1 кВт*ч. Тогда как ветровая – 16 г, солнечные панели – 45 г. Угольная же – 1024 г на 1 кВт*ч. Однако до сих пор глобального развития ядерная энергетика не получила, она составляет лишь 10% мировой генерации.

В начале 1990-х годов специалисты МАГАТЭ прогнозировали, что через 20–30 лет в мире построят более 1000 блоков, ведь потребности населения Земли в электричестве будут расти. И на международной конференции «Низкоуглеродная электроэнергетика: тренды, проблемы и перспективы», которая состоялась недавно в Киеве, представитель МАГАТЭ Андрей Грицевский признал, что потребности в электричестве были значительно переоценены.

«На 2015 год в мире насчитывалось лишь 439 реакторов общей мощностью 392 ГВт. Около 30 реакторов строятся сейчас, и мы ожидаем, что о строительстве еще 15–20 реакторов будет объявлено в ближайшее время. И они будут подключены к общей сети в 2035–2050 годах», – заявил Грицевский.

Мировая атомная генерация требует $350–400 млрд инвестиций. А средний срок строительства нового реактора превышает 10 лет.

Какие технологии идут на смену классической атомной генерации? В своем докладе эксперт рассказал об ожиданиях от хорошо известной нам атомной генерации – больших блоках мощностью до 1000 МВт, которые занимают по несколько десятков гектаров и обеспечивают электроэнергией огромные территории. Но есть и другая атомная генерация – это реакторы малой и средней мощности, от 30 до 300 МВт, так называемые модульные реакторы, которые могут прийти на замену не только классическим атомным блокам, но и блокам тепловой генерации.

В конце 2016 года НАЭК «Энергоатом» вступила в Клуб стран – пользователей модульных реакторов и сегодня активно изучает перспективы их строительства в Украине. Наибольшее внимание уделяется работе с американской компанией Holtec, которая также строит у нас централизованное хранилище отработанного ядерного топлива.

«Компания Holtec уже шесть лет разрабатывает свой модульный реактор SMR. Его мощность 160 МВт, размер – 25 м в диаметре и около 30 – в высоту, он занимает 5 га. Такие реакторы можно устанавливать около крупных производств и даже крупных городов, ведь у них практически нет излучения», – объяснял Томас Марсил, вице-президент реакторных технологий Holtec International, на конференции в Киеве.

Особенности модульных реакторов. Цикл строительства – пять лет, срок эксплуатации – 80 лет, мощный маневренный режим – только за один час мощность можно уменьшить или увеличить на 40%. Для сравнения: на некоторых нынешних реакторах можно уменьшить-увеличить мощность на 20–25%, но для этого надо от четырех до семи дней.

В отличие от нынешних АЭС, где топливо выгорает лишь на 4–5%, модульные реакторы выжигают все загруженное топливо почти полностью, что делает их значительно более выгодным с точки зрения экономики.

Сегодня модульные реакторы Holtec работают на трех площадках в США как экспериментальные модели, и уже в 2022 году компания планирует запустить первые промышленно-производственные образцы. Параллельно идет сертификация оборудования и технологий, чтобы их можно было передавать в третьи страны.

Перспективы для украинских машиностроителей. Поскольку реакторы относительно небольшие, они имеют мощную локализацию производства. Фактически их можно собрать на одном заводе и привезти на производственную площадку уже для окончательной установки. Все детали и комплектующие, в том числе корпус реактора, могут быть заменены, если выйдут из строя. И для этого не нужно менять весь реактор, как это происходит сейчас.

Holtec готова помочь Украине развернуть производство своих реакторов на уже существующих отечественных мощностях или построить современные заводы. А это тысячи новых рабочих мест и развитие научного потенциала нашей страны.

Как поддерживается украинская «атомка»? В Украине быстрыми темпами стареет парк атомных реакторов: 14 из 15 имеющихся блоков были построены еще во времена Советского Союза, и только блок №2 на Хмельницкой АЭС введен в эксплуатацию в 2004 году. Согласно проектной документации, советские блоки типа ВВЭР (именно такие стоят на наших АЭС) имеют срок эксплуатации 30 лет. Затем они должны пройти тотальную проверку, чтобы срок эксплуатации был продлен еще на 10 лет.

«Пока наше развитие базируется на существующих мощностях, и наша основная задача – сохранение имеющегося парка энергоблоков и продление срока их службы. По шести из 15 блоков мы уже получили лицензии на продление срока эксплуатации. К 2020 году у нас стоит грандиозная задача: получить лицензии или начать соответствующие работы еще по шести энергоблокам», – заявил Юрий Недашковский, президент НАЭК «Энергоатом».

Через 10 лет на блоках можно снова провести процедуру проверки и срок эксплуатации может быть продлен еще на 10 лет. В 2010 году впервые в Украине срок эксплуатации был продлен на 20 лет. Речь идет о блоках №№ 1–2 Ровенской АЭС, но в 2020 году их все равно снова надо проверять. В 2023 году во второй раз будут пересматривать срок действия блока №1 Южно-Украинской АЭС, а в 2025-м  – второй раз под проверку попадают сразу три блока: №2 Южно-Украинской АЭС и №№1–2 Запорожской АЭС.

Однако бесконечно продлевать срок эксплуатации невозможно. Поэтому специалисты прогнозируют, что уже в начале 2030-х годов часть блоков придется окончательно выводить из эксплуатации. Блоки №№ 1–2 Ровенской АЭС – точно. Новые модульные реакторы можно устанавливать и на площадках старых АЭС.

«Участие «Энергоатома» в Клубе стран – пользователей малых модульных реакторов позволяет держать руку на пульсе новейших ядерных технологий в атомной энергетике. И как знать, может быть, с 2022 года мы станем одной из первых стран мира, которая будет принимать у себя такие технологии, а возможно, и станем энергетическим хабом, откуда эти технологии будут распространяться по всему миру», – делится перспективами Недашковский.

Где еще можно установить модульные реакторы? Еще один аргумент за перспективность модульных атомных реакторов: Украина, как подписант Парижского соглашения, должна к 2050 году избавиться от угольной генерации. Уже сегодня ведущие финансовые институты, такие как Всемирный банк и ЕБРР, не выдают кредиты на проекты развития тепловой генерации, только заканчивают те, которые были утверждены ранее.

Отказываются от предоставления таких кредитов и частные банки. Поэтому вместе с выводом из эксплуатации блоков АЭС Украине придется выводить и несколько десятков блоков на угольных ТЭС и ТЭЦ. На их промышленных площадках можно установить модульные реакторы.

На конференции по безуглеродным технологиям автор Mind увидел представителей крупного бизнеса, как зарубежных, так и украинских, которые уже заинтересовались новыми инвестиционными возможностями в энергетике. Более того, в этой области формируется настоящая конкуренция. Вместе с Holtec на конференции свои разработки представили компании GE Hitachi (Япония) и KHNP (Южная Корея).

Кто и какие проекты модульных реакторов разрабатывает? На сегодня по подсчетам МАГАТЭ в мире насчитывается 50 проектов и концептов реакторов малой и средней мощности. Они могут быть как стационарные, так и передвижные. Причем разрабатываются как наземные, так и морские установки, управлять которыми можно с берега дистанционно.

Среди развивающих эти технологии стран, кроме США, Японии и Северной Кореи, также Канада, Франция, Китай, Россия, Индия, Аргентина и Южная Африка. К тому же в Аргентине, Китае и России уже идет строительство совершенно разных по технологии установок.

Идея строить самостоятельные модульные реакторы закрепилась в мире в начале 2000-х годов. Правда, тогда они рассматривались преимущественно как резервные источники для развивающихся стран, а также для удаленных поселений, производственных и добывающих комплексов. То есть мест, куда трудно протянуть электрические сети. Сегодня эти проекты рассматриваются именно как самостоятельные комплексы генерации для любых мест, в том числе и густонаселенных.

В основе концепции их развития лежит политика децентрализации производства и поставок электроэнергии. К сожалению, гигантские энергетические проекты стали очень уязвимы. Любое стихийное бедствие или хакерская атака могут вывести из строя крупные станции – и миллионы людей в один миг останутся без электричества. Зато локальные станции уменьшают такую зависимость и меньше страдают от стихийных бедствий, поскольку имеют плотно закрытую внутреннюю инфраструктуру.

Благодаря своему размеру и локальности модульные реакторы намного безопаснее, чем большие АЭС. Второго Чернобыля на них не будет, потому что в модульных реакторах задействованы другие технические решения.

По подсчетам МАГАТЭ, работа атомной генерации в мире с 1971 года предотвратила выбросы в атмосферу более 100 млн тонн парниковых газов – СО2. То есть это фактически объемы выбросов индустриальной цивилизации за два года. А значит, мировая наука получила еще два дополнительных года, чтобы усовершенствовать новые технологии производства электроэнергии, в том числе и в атомной отрасли. Ведь меньше парниковых газов, чем «атомка», выбрасывает только гидрогенерация – всего 6 г на 1 кВт*ч.